Fairchild 9440 MICROFLAME , также известный как F9440 и μFLAME , представлял собой 16-битный микропроцессор , представленный Fairchild Semiconductor в 1977 году. В 9440 реализован набор команд Data General Nova 2 в однокристальном 40-контактном DIP-процессоре . Название «MICROFLAME» было частью более широкого брендинга под названием «FIRE», который представлял собой систему разработки программного обеспечения.
Обновленная версия, 9445, была анонсирована в 1978 году, но не вышла на рынок до конца 1981 года. К этому времени 16-битные модели были вытеснены 32-битными моделями и гибридами, такими как Motorola 68000 , и Fairchild начала обращать свое внимание на их собственный 32-битный дизайн Fairchild Clipper . Базовое ядро 9445 также использовалось для реализации 9450, в котором использовался новый микрокод для реализации набора инструкций MIL-STD-1750A .
9440 и 9445 постоянно подвергались судебным искам со стороны Data General (DG), которые затянулись на обе компании. В сентябре 1986 года DG окончательно урегулировала все продолжающиеся судебные разбирательства, заплатив Fairchild более 52 миллионов долларов. За этот период Fairchild покупали и продавали несколько раз, и в 1987 году они оказались в National Semiconductor. Компания National прекратила производство 9445, оставив нескольких пользователей в беде. Последняя версия IDC9445 была создана для удовлетворения этой потребности.
Data General Nova была представлена в 1969 году и реализована с использованием отдельных интегральных схем (ИС), установленных на печатной плате размером 15x15 дюймов . Чтобы снизить сложность конструкции и, следовательно, размер и стоимость платы, арифметико-логическое устройство (АЛУ) имело ширину всего 4 бита и было реализовано с использованием одной микросхемы 74181 . Это означало, что для выполнения 16-битной инструкции требовалось четыре машинных цикла, но это также позволяло системе быть намного дешевле, чем конкурирующие миникомпьютеры от Digital Equipment Corporation (DEC) или Hewlett-Packard . NOVA имела большой успех, выведя DG на второе место после DEC на рынке миникомпьютеров в 1970-х годах. [1]
В 1970 году DG представила SuperNOVA, которая имела полный 16-битный ALU с четырьмя процессорами 74181 в побитовом режиме и, таким образом, работала примерно в четыре раза быстрее, чем оригинальная NOVA. Этому способствовали и другие изменения, в том числе более быстрая основная память и дополнительная полупроводниковая память , что сделало SuperNOVA самым быстрым мини-устройством на некоторое время. Это также означало, что существовало две разные конструкции центрального процессора, реализующие одну и ту же базовую архитектуру набора команд (ISA). По мере продолжения разработки обеих конструкций они были модифицированы, чтобы более быструю версию можно было установить на существующие машины, изначально работающие на более низкоскоростном оборудовании. Это привело к появлению серий NOVA 2, 3 и 4.
Совершенствование процессов производства полупроводников , особенно в 1970-х годах, оказало все большее давление на конструкции ЦП с отдельными микросхемами, такие как NOVA. Первоначально на одном кристалле можно было легко производить только 4-битные, а затем 8-битные процессоры, но к середине 1970-х годов появились 16-битные конструкции. В 1973 году компания National Semiconductor представила IMP-16 , в котором была реализована система, подобная NOVA, в наборе всего из пяти микросхем. В следующем году ПАСЕ сократила это число до одного IC. В этот период появилось несколько подобных разработок, в том числе Texas Instruments TMS 9900 , в котором был реализован их миникомпьютер TI-990 , и Intersil 6100 , однокристальная версия PDP -8 .
DG нужно было реагировать на эти системы, и он начал разработку microNOVA mN601, однокристальной конструкции, реализующей набор команд NOVA 3. [1] Также было добавлено аппаратное умножение и деление одинарной точности, которое ранее было дополнительным дополнением для систем NOVA. Об этом было объявлено в начале 1976 года, и его можно было продать всем, кто хотел - их можно было купить как отдельный чип, карту ЦП с вспомогательными чипами или полную упакованную машину NOVA. Отдельные чипы продавались по 225 долларов, или по 95 долларов партиями по 100 штук. [2] Однако позже DG прекратила прямые продажи 601 в пользу продажи полных систем. [1]
mN601 был реализован с использованием технологии NMOS и, следовательно, требовал четырех отдельных входных напряжений от источника питания. [1] У него также не было внутренних часов, и для его управления требовалось, чтобы система обеспечивала двухфазный тактовый сигнал. Он работал на довольно низких скоростях, обычно с тактовой частотой 240 нс (~ 4,2 МГц), выполняя инструкции за 2,4–10 мкс. [3] Это, наряду с ограничениями на производительность шины, означало, что система работала примерно вдвое быстрее, чем оригинальная Nova. [3]
На протяжении всего развития линейки Nova системы создавались в основном с использованием дискретных микросхем компании Fairchild Semiconductor , лидера в разработке микросхем в 1960-х годах. Эти отношения закончились появлением модели microNOVA, которая была изготовлена на новом заводе, принадлежащем DG, в Саннивейле, Калифорния . [2]
По причинам, которые не зафиксированы в исторических записях, Fairchild решила создать собственную однокристальную реализацию конструкции NOVA без одобрения Data General. Суды уже решили, что набор инструкций ЦП не подлежит авторскому праву, и это несколько раз проверялось компаниями, которые внедряли системы, совместимые с мэйнфреймами IBM , с использованием различных внутренних реализаций. DG также ничего не предпринял для внедрения IMP-16 и PACE, которые аналогичны конструкциям DG. [4]
У Fairchild было достаточно оснований полагать, что новая реализация Nova будет легальна. К их удивлению, в 1977 году DG подала в суд не за нарушение прав на дизайн, а за то, что Fairchild вынуждала клиентов DG нарушить лицензионные соглашения. В них оговаривалось, что программное обеспечение DG разрешено запускать только на оборудовании DG. В следующем году Fairchild подала встречный иск, утверждая, что лицензирование DG нарушает антиконкурентное законодательство. [3]
9440 был намного дороже, чем mN601; первый продавался за 395 долларов партиями по 100 штук, включая пакет программного обеспечения, [5] а второй стоил 95 долларов за то же количество. Сочетание более высоких цен и судебного процесса привело к тому, что 9440 продавался медленно, и ни один из обычных партнеров Fairchild не купил его на вторичном рынке. [4]
Обновленная версия, 9445, была анонсирована в 1978 году. Используя новый 2-микронный процесс, 9445 реализовал набор команд NOVA 3 в микрокоде , добавил встроенные аппаратные средства умножения и деления, а также добавил адресацию до 128 килослов. В отличие от 9440, который двигался примерно с той же скоростью, что и оригинальная NOVA, 9445 был довольно быстрым; Fairchild утверждал, что он будет работать в десять раз быстрее, чем настоящая NOVA 3. [4]
Проблемы производства сильно задержали выход на рынок. Это был один из крупнейших биполярных процессоров, созданных на данный момент. Поставки 9445 наконец начались в конце 1981 года на частоте 16 МГц, а позже были улучшены до 20 и 24 МГц. К этому времени на рынке появились первые 32-битные микропроцессоры, и все машины на базе Nova устарели. [4]
DG снова подал в суд, и в конечном итоге в процессе было возбуждено одиннадцать исков. Schlumberger , изначально являвшаяся нефтесервисной компанией, но стремившаяся к расширению, приобрела Fairchild в 1979 году. Это означало, что Fairchild имела хорошую капитализацию, и они продолжали бороться с судебными исками. В 1986 году, когда рынок миникомпьютеров рухнул, поскольку новые модели IBM PC начали завоевывать рынок, DG решил смириться. В сентябре 1986 года DG согласилась выплатить Fairchild 52,5 миллиона долларов. К этому времени линия NOVA уже не производилась, и интерес к 9445 давно угас. [4]
Schlumberger решила выйти из бизнеса и в 1987 году продала Fairchild компании National Semiconductor , которая немедленно прекратила производство линии. [4]
Компания Strobe Data, которая производила платы расширения для ПК на базе 9445, заключила с IC Designs контракт на продолжение производства того, что впоследствии стало ICD9445. Эта версия была изготовлена с КМОП- матрицей 1,25 мкм и начала поставки в 1990 году. Эта версия работала примерно в два раза быстрее, чем 9445, что делало ее самой быстрой Nova за всю историю. [4]
В отличие от NMOS mN601, конструкция Fairchild 9440 была создана с использованием запатентованного Fairchild 3-микронного биполярного транзисторного процесса Isoplanar Integrated Injection Logic , I 3 L. Это была система транзисторно-транзисторной логики (TTL), поэтому для полученного чипа требовался только один Питание +5В вместо четырехуровневого питания mN601. Этот процесс также позволил ему работать быстрее, до 12 МГц; в то время как mN601 работал примерно вдвое медленнее оригинальной Nova, 9440 работал примерно со скоростью Nova 1200. Они также интегрировали тактовый генератор и осциллятор, что устраняло необходимость в дополнительной поддержке внешних тактовых импульсов, хотя он мог считывать внешние тактовые сигналы, если один был предоставлен. Он поставлялся в том же 40-контактном DIP- разъеме , что и mN601. [6]
Внутри система отличалась от NOVA 2; как сказано в технических характеристиках: «Хотя 9440 структурно отличается от процессоров линейки миникомпьютеров Data General NOVA, он предлагает сопоставимую производительность и выполняет тот же набор команд». [7] Это было возможно, потому что набор команд был в микрокоде , [8] позволяя ЦП (теоретически) иметь любую конструкцию.
μFLAME немного отличался от mN601 моделью программирования, поскольку его набор команд был основан на NOVA 2, а не на NOVA 3, и, следовательно, отсутствовал аппаратный стек , который был представлен в версии 3. В нем также отсутствовали аппаратные функции умножения и деления, как у NOVA 3. mN601, хотя его можно добавить с помощью дополнительного специального функционального блока 9443. Блок управления памятью 9441 (MCU) и блок управления вводом/выводом 9442 завершают всю систему. Не имея отношения конкретно к 9440, Fairchild также продавала подходящие чипы динамического ОЗУ (DRAM): 4 КБ 93481 и 16 КБ 93483. [9]
Между mN601 и 9440 есть еще два существенных различия. Хотя 9440 включал сигналы прямого доступа к памяти (DMA), обозначающие начало и конец процесса DMA, при их получении он просто приостанавливал и освобождал системную шину. Фактическое перемещение данных в память зависело от внешнего оборудования. [3] Напротив, NOVA выполняла дополнительное прерывание, которое позволяло самому процессору перемещать данные, переходя по адресу в ячейке памяти 0001. [10] Кроме того, mN601 имел внутреннюю систему обновления DRAM , которая выполняла обновление каждые 20 000 внутренние циклы. У 9440 этого не было внутри, и это оставили на усмотрение 9441. [11]
Fairchild также предложила пакет разработки для системы — пакет FIRE. [6]
9445, больше не называемый MICROFLAME, был большим шагом вперед по сравнению с 9440. Одним из существенных изменений стал переход от размеров элементов с 3 микрон к 2 микронам, что позволило построить на чипе больше вентилей без ущерба для производительности. и позволяет увеличить рабочую частоту до 24 МГц, что вдвое больше, чем у 9440. [12]
В 9445 полностью реализован набор команд NOVA3, добавлены регистры SP (указатель стека) и FP (указатель кадра) для поддержки аппаратного стека. 9445 также поддерживал новую систему памяти с переключением банков NOVA3, которая расширила адресное пространство с 32 килослов до 128. Это изменение также потребовало добавления трех новых режимов адресации NOVA3, всего одиннадцать. Он добавил аппаратное 16-битное умножение и деление, которое было исключено из 9440, устранив необходимость в 9443. Кроме того, он добавил набор новых кодов операций , помогающих выполнять математические операции с плавающей запятой , которые могли работать с числами с плавающей запятой. 8-, 16- или 32-битные данные. [12] АЛУ было расширено с 4-битной версии до полной 16-битной, что значительно улучшило общую производительность. [13]
Для производства 9450 Fairchild использовала ту же базовую конструкцию процессора, что и 9445, с другим микрокодом. Это обеспечило набор инструкций MIL-STD-1750A вместо набора команд Nova. Он появился на рынке в 1985 году, предлагая встроенный математический процессор и дополнительный внешний чип для большинства других реализаций 1750A. [4]